潔凈室/無(wú)塵室 凈化空調工藝技術(shù)方案

一、制冷方案

制冷方案應根據供冷要求(耗冷量、供冷方式、冷凍水溫等)、工程建設地區的水源情況(水溫、水質(zhì)、水量等)以及電源、熱源籌備方而進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟比較。既要求有較好的經(jīng)濟指標，又要考慮當地的可能性。

制冷裝置的選用是制冷方案確定過(guò)程中的中心環(huán)節，制冷裝置的主要類(lèi)型如下。

1、壓縮式制冷裝置

壓縮式制冷裝置包括活塞(往復)式、離心式和螺桿式三種。

活塞(往復)壓縮式制冷裝置的主要設備是活塞式制冷壓縮機，常用工質(zhì)氨(NH3)、氟利昂—12、22(F—12、22)。這類(lèi)設備用電動(dòng)機帶動(dòng)，使用方便，品種多，產(chǎn)品全，能滿(mǎn)足各類(lèi)空調供冷的要求，被廣泛采用。但一次投資大，設備費用高，耗電量大，維護管理比較復雜。

離心壓縮式制冷裝置的主要設備是離心式制冷壓縮機，常用工質(zhì)是氟利昂—11、113、114(F-11、113、114)。該機與活塞式制冷壓縮機的原理相同，但它只有回轉運動(dòng)，比活塞式運轉平穩，振動(dòng)小、機件少，常與蒸發(fā)器，冷凝器組合為一體，設備緊湊占地面積小。離心式制冷壓縮機的制冷量較大，因此只有空調耗冷量較大時(shí)，才選用這類(lèi)設備。

螺桿式壓縮制冷裝置的主要設備是螺桿式制冷壓縮機，常用工質(zhì)是氟里昂—12、22、氨(F-12、22、R717)。目前生產(chǎn)的螺桿式制冷壓縮機與活塞式相比，雖效率稍低，但由于其結構簡(jiǎn)單、體積小，吸氣系數高、排氣溫度低、單級壓縮比大，對濕行程不敏感，排氣脈動(dòng)小，易損件少，柱修周期長(cháng)，制冷量可無(wú)級調節等優(yōu)點(diǎn)，因此在各種制冷裝置中得到較廣泛應用。一般在(120—800)x105kJ＼h容量范圍內的制冷裝置中用該機具有較好的技術(shù)經(jīng)濟指標。

2、吸收式制冷裝置

吸收式制冷裝置利用熱能制冷。常見(jiàn)的有氨—水吸收式制冷裝置和水—溴化鋰水溶液吸收式制冷裝置。前者適用于低溫冷凍；后者適用于空調供冷，制取4℃以上空調或工藝用冷水。溴化鋰吸收式制冷中水為工質(zhì)，溴化鋰水溶液為吸收劑。它的優(yōu)點(diǎn)如下。

對蒸汽熱源的壓力有極大的適應能力，當蒸汽壓力為0.02—0.1MPa時(shí)，可采用單溴化鋰吸收式制冷機，當蒸汽壓力為6.0—1.0MPa時(shí)，可采用雙效溴化鋰制冷機。

其次設備簡(jiǎn)單，基本上是熱交換器的組合體，容易制造，除小功率的屏蔽泵、真空泵外，無(wú)運動(dòng)部件，因此振動(dòng)小、運轉平穩；設備在真空下工作，工質(zhì)無(wú)嗅、無(wú)毒、對人無(wú)害，使用安全，操作管理簡(jiǎn)單；容易實(shí)現設備操作自動(dòng)化，制冷能力可在10％～100％范圍內自動(dòng)調節；對冷卻水的水溫適應性強，即使達到37～38℃，設備仍能正常運轉；節省電能，單機制冷量相同條件下，溴化鋰制冷機的耗電量?jì)H為壓縮式制冷機的5％左右，這對于供電緊張而熱源較充足的地區是很適用的。但是，溴化鋰吸收式制冷也有缺點(diǎn)和使用的局限性，主要是溴化鋰水溶液在接觸空氣的情況下，對金屬具有強烈腐蝕性，一旦遭到腐蝕，不僅影響傳熱效果，降低使用壽命，而且會(huì )引起設備損壞，所以要求設備必須嚴格密封，在運行管理上也需十分注意。

3、蒸汽噴射式制冷裝置

蒸汽噴射式制冷裝置也是利用熱能進(jìn)行制冷的一種設備，以水為制冷劑，以蒸汽為制冷動(dòng)力。蒸汽的壓力要求0.2—0.8MPa，其主要優(yōu)點(diǎn)有：設備在真空下工作，除泵以外，無(wú)轉動(dòng)件；制冷劑為水，對人無(wú)害，使用安全，操作簡(jiǎn)單；設備簡(jiǎn)單，容易制造，一般機械工廠(chǎng)或機修車(chē)間都可加工制造；設備一次投資小，而且可以安裝在室外，節省土建費用；可利用工業(yè)企業(yè)中的廢熱或工業(yè)企業(yè)中的采暖鍋爐，冬季供熱采暖，夏季供汽制冷。

蒸汽噴射制冷的主要缺點(diǎn)是效率較低，設置專(zhuān)用鍋爐和利用小型采暖鍋爐供汽是不經(jīng)濟的。冷凍水溫在5℃以上時(shí)可以采用，在100℃以上時(shí)比較經(jīng)濟。其效率隨冷凍水溫度變化，冷凍水溫度越低，消耗蒸汽量越大，效率越低。此外，冷卻水量很大，單機制冷量相同條件下，蒸汽噴射式制冷機所需冷卻水是為壓縮式或溴化悝吸收式的1.5倍左右，這對于水源緊張的地區是不宜采用的。

熱、濕處理方案

熱、濕處理的過(guò)程包括加熱、冷卻、加濕和減濕。熱、濕交換的介質(zhì)有水、蒸汽、液體吸濕劑和制冷劑。熱、濕交換的設備可分為直接接觸式和表面式，其中直接接觸式包括噴水室和蒸汽加濕器。表面式包括空氣加熱器，水冷式表面冷卻器和直接蒸發(fā)式表面冷卻器。

直接接觸式熱、濕交換設備的特點(diǎn)是，與空氣進(jìn)行熱、濕交換的介質(zhì)直接和被處理的空氣接觸，通常是將其噴淋到被處理的空氣中去。例如，在噴水室中噴出不同溫度的水，可以實(shí)現空氣的加熱、冷卻、加濕和減濕等多種空氣處理過(guò)程。利用蒸汽加濕器噴蒸汽，可以實(shí)現空氣的等溫加濕過(guò)程；利用噴淋設備噴淋液體吸濕劑，可以實(shí)現空氣的各種減濕過(guò)程。

表面式熱、濕交換設備的特點(diǎn)是，與空氣進(jìn)行熱、濕交換的介質(zhì)不和空氣直接接觸，熱、濕交換是通過(guò)處理設備的金屬表面進(jìn)行的。例如，在空氣加熱器中通人熱水或蒸汽，可以實(shí)現空氣的等濕加熱過(guò)程；而在表面冷卻器中通人冷凍水或制冷劑，可以實(shí)現空氣的等濕冷卻或減濕冷卻(即干燥冷卻)過(guò)程等。

必須指出，在電加熱器和使用固體吸濕劑的空氣處理設備中，沒(méi)有上面提到的那些參與熱、濕交換的介質(zhì)，它們是利用電能加熱空氣或固體吸濕劑的物理、化學(xué)作用吸收空氣中的水分。其作用原理與直接接觸式和表面式熱、濕交換設備有所不同。

常用的熱、濕處理方案如下：

1、加熱方案

利用空氣加熱器中通入熱水或蒸汽，可以實(shí)現空氣等濕加熱過(guò)程，空氣加熱器通常用于空調系統的一次加熱和二次加熱，可以提供較大的供熱量，并且比較經(jīng)濟。

利用電加熱器是讓電流通過(guò)電阻絲發(fā)熱來(lái)加熱空氣。電加熱器有加熱均勻、熱量穩定、效率高、結構緊湊和控制方便等優(yōu)點(diǎn)。因此，在空調機組和小型空調系統中應用較廣。在恒溫精度要求較高的大型空調系統中和凈化空調系統中，也經(jīng)常在送風(fēng)支管上使用電加熱器來(lái)控制局部加熱，這就是所謂的第三次加熱或叫精加熱。但是，采用電加熱器要耗費較多的電能，所以在加熱量要求較大的地方不宜采用。

2、加濕方案

利用普通的蒸汽噴管對空氣進(jìn)行加濕。普通的蒸汽噴管是由略粗于供汽管道的管子組成，上面開(kāi)有若干直徑為2—3mm的小孔。蒸汽在管網(wǎng)壓力作用下，由這些小孔噴出，混到從蒸汽管周?chē)鬟^(guò)的空氣中去，使空氣得到加濕。普通的蒸汽管雖然構造簡(jiǎn)單，容易加工，但噴出的蒸汽往往夾帶凝結水滴，影響加濕效果的控制。通常用于濕度要求不嚴格的系統中。

利用干式蒸汽加濕器對空氣進(jìn)行加濕。干式蒸汽加濕器就是在噴管外設一蒸汽保溫外套，在保溫外套內通人高壓蒸汽，因而保證噴管外壁有較高的溫度，不至于在管內產(chǎn)生凝結水。蒸汽再經(jīng)過(guò)加濕器簡(jiǎn)體、導流箱、導流管和加濕器內的簡(jiǎn)體，最后干蒸汽經(jīng)噴管?chē)姵黾訚裰車(chē)目諝?。通常用于大型空調系統中。

利用電加濕器中的電能產(chǎn)生蒸汽，不經(jīng)管道的輸送，而將蒸汽直接混到空氣中去進(jìn)行加濕。電加濕器根據工作原理不同，可分為電熱式和電極式兩種。電極加濕器結構緊湊，加濕量容易控制，所以應用較多。其缺點(diǎn)是耗電量大，電極上易積垢和腐蝕。因此，宜用在小型空調系統中。目前整體式空調機組多采用電極式加濕器，并與壓縮機、蒸發(fā)器、冷凝器、通風(fēng)機等一起組裝在一箱體內，使用方便。利用噴循環(huán)水的方法對空氣進(jìn)行加濕。在淋水室和淋水表冷段，都設有噴水泵，冬季噴池內的循環(huán)水，可以實(shí)現對空氣的加濕。這種方法處理的風(fēng)量較大，耗電量少，對濕度易于保證，是集中式空調系統中經(jīng)常采用的加濕方法。

3、冷卻干燥方案

在淋水室中利用低于空氣露點(diǎn)溫度的冷凍水對需要處理的空氣直接進(jìn)行噴淋，使其產(chǎn)生熱、濕交換，可以實(shí)現對空氣的冷卻干燥處理。這是空調中應用最普遍的方法。

淋水室處理空氣有以下優(yōu)點(diǎn)：

具有熱工性能上的多樣性，即可用于降焓、降溫、降濕，又可用于增焙、增溫、增濕，在不同的季節均能保持較嚴格的相對濕度。當噴水溫度不同時(shí)，淋水室可以對空氣做不同過(guò)程的熱工處理。

設備比較容易制造，可以現場(chǎng)加工，也可以由專(zhuān)業(yè)化工廠(chǎng)制造，現場(chǎng)組裝；金屬耗量較少，造價(jià)較低；可以兼作空氣凈化用，除去空氣中的灰塵，使空氣清新，改善工作條件。

淋水室處理空氣有以下缺點(diǎn)：

設備的占地面積大，兩排臥式淋水室最小長(cháng)度為1.9m，三排最小長(cháng)度為2.5m，而表冷器的長(cháng)度一般不超過(guò)0.6m，淋水表冷器也只是1.4m。水系統較為復雜，為了適應室外氣象條件的變化，一般用改變噴水溫度的方法調節，即利用一部分循環(huán)水。因此，每套空調器都必須設置水泵；另一方面水系統為開(kāi)式系統，回水無(wú)壓力，如回水不能靠重力流出或做它用，則需要設回水箱或回水泵；水與空氣直接接觸，易受污染變臟，需定期排污并補充新水。

利用冷水式表面冷卻器處理空氣，使產(chǎn)生熱、濕交換，可以實(shí)現對空氣的冷卻干燥處理。這也是空調中普遍應用的方法。

冷水表冷器與淋水室比較，處理空氣能力相近，其優(yōu)點(diǎn)如下：

a．設備的體積小，所需機房面積小，安裝簡(jiǎn)便；

b．水系統比較簡(jiǎn)單，由于水循環(huán)可以采用封閉式系統，可以省去冷水箱和回水箱以及噴水泵；水與空氣不直接接觸，避免了空氣與水的相互污染，水系統的補水量大為減少；

c．輸水系統電能消耗低，每套空調器的表冷器，無(wú)需設置水泵，表冷器的阻力損耗全部由動(dòng)力站的冷凍給水泵負擔，盡管表冷器的空氣阻力較大，但處理空氣的總耗電量一般都較低。

冷水表冷器處理空氣有以下缺點(diǎn)：

對空氣的處理過(guò)程不像淋水室那樣具有多樣性，只能實(shí)現減焓降濕(即濕式冷卻)、減焓等濕(即干式冷卻)和增焙升溫的一部分(即加熱)三種處理過(guò)程，需加濕時(shí)，還須另設加濕器，不易達到較嚴格的相對濕度要求，這是表冷器處理空氣的最大缺點(diǎn)。

設備制造工藝復雜，不能現場(chǎng)加工，只能由專(zhuān)業(yè)工廠(chǎng)生產(chǎn)，現場(chǎng)組裝；金屬消耗量大，一般要消耗較多的有色金屬；造價(jià)也較淋水室高，10000—160000m3／h八種規格的表冷器與三排淋水室的造價(jià)相比較，平均要高出30％以上。無(wú)除塵、去味作用。

為了消除上述缺點(diǎn)，增加熱交換效率，也可采用帶淋水的表冷器。

帶淋水的表冷器，淋水僅作為加濕除塵用。其處理功能可以和淋水室相同，適用于要求采用閉式冷水系統，且相對濕度要求嚴格又不能用蒸汽加濕或用蒸汽加濕不合理時(shí)(例如無(wú)蒸汽源或不能全天供蒸汽)。利用直接蒸發(fā)式表冷器也可對空氣進(jìn)行處理，實(shí)現對空氣的冷卻干燥處理，這是小型空調機組昔遍采用的方法。

直接蒸發(fā)式由于采用制冷系統中的蒸發(fā)器作為空氣冷卻器，因此設備簡(jiǎn)單，體積小，占地面積小，初投資也最??；但冷媒的管路損失大，要求密封嚴格，故蒸發(fā)器與冷凍機距離不宜拉得很遠，一般一臺冷凍機的蒸發(fā)器供給一個(gè)送風(fēng)系統，組成整體式機組。直接蒸發(fā)式表冷器不易調節，不易保持嚴格的相對濕度，一般用于相對濕度無(wú)嚴格要求的系統。

二、送風(fēng)方案

普通的空調送風(fēng)方式可分為集中式和局部式兩種。另外，凈化系統需要初效、中效和高效過(guò)濾器，結合空調與凈化的雙重要求，凈化空調系統可分為集中式凈化空調系統和分散式凈化空調系統。

1、集中式凈化空調系統

空氣的初效和中效過(guò)濾器及熱濕處理設備(風(fēng)機、加熱、加濕冷卻設備)集中設置在一個(gè)空調機房?jì)?，用管道與布置在室內風(fēng)口處的高效過(guò)濾器相連所組成的系統，叫集中式凈化空調系統。

集中式凈化空調系統的送風(fēng)方式可有以下幾種形式。

（1）單風(fēng)機系統

a．為防止污染空氣滲入凈化空調系統而再次污染中效過(guò)濾器后的空氣，中效過(guò)濾韶一般應設置在系統的正壓段。

b．為防止高效過(guò)濾器后的空氣再次被污染，高效過(guò)濾器應盡量布置在系統末端即盡量靠近潔凈室的送風(fēng)口。一般情況下不宜采用在空調機房?jì)然螂x潔凈室送風(fēng)口較遠的送風(fēng)管道上集中布置高效過(guò)濾器的做法。

c．當回風(fēng)含塵濃度較高或有大粒徑灰塵、纖維等情況下，可在回風(fēng)口或回風(fēng)管道上設置中效過(guò)濾器。

d.在圍護結構比較嚴密的條件下，為防止系統停止運行后室外污染空氣由新風(fēng)口進(jìn)入潔凈室，除在回風(fēng)口或回風(fēng)管道上設置中效過(guò)濾器外，可在新風(fēng)人口管道上設置電動(dòng)密閉閥并與風(fēng)機連鎖。當風(fēng)機啟動(dòng)時(shí)，密閉閥打開(kāi)，停止運行時(shí)關(guān)閉；或在新風(fēng)人口管道上設置一般調節閥，再增設一道中效過(guò)濾器。

(2)設置值班風(fēng)機的系統

當凈化空調系統間歇運行時(shí)，為防止系統停運后室外污染空氣通過(guò)圍護結構的縫隙或從新風(fēng)口進(jìn)入潔凈室，可以設置值班風(fēng)機。

值班風(fēng)機的風(fēng)量按維持室內預定正壓值所需換氣次數確定；如果潔凈室內的排風(fēng)系統全天運行或在非生產(chǎn)時(shí)減少風(fēng)量運行，則值班風(fēng)機的風(fēng)量還應考慮排風(fēng)系統的排風(fēng)量。

(3)并聯(lián)的集中式系統

當一空調機房?jì)炔贾枚鄠€(gè)集中式凈化空調系統時(shí)，可將幾個(gè)系統并聯(lián)，只設一個(gè)新風(fēng)熱濕處理系統。這樣做可以減輕每個(gè)集中式凈化處理室空調系統的冷負荷與熱負荷，而且運行比較靈活。

系統正常運行時(shí)，閥1和閥3關(guān)閉，閥2和閥4打開(kāi)，新風(fēng)風(fēng)機3和送風(fēng)風(fēng)機5投入運行；系統值班運行時(shí)，閥1和閥3打開(kāi)，閥2和閥4關(guān)閉，新風(fēng)風(fēng)機3投入運行，送風(fēng)風(fēng)機5停止運行。此外，當某個(gè)系統不需要運行時(shí)，可將閥1和閥2或閥3和閥4關(guān)閉，其相應的送風(fēng)風(fēng)機也停止運行即可，而其余系統可以照常使用。

(4)雙風(fēng)機系統

當系統阻力較大時(shí)，為了降低噪聲，減少漏風(fēng)量和便于系統的運行調節，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較認為合理時(shí)，可采用雙風(fēng)機集中式凈化空調系統

雙風(fēng)機系統由于兩臺風(fēng)機串聯(lián)使用，其效率較每臺風(fēng)機單獨使用時(shí)要低，同時(shí)機房面積也大。

(5)兩級高效過(guò)濾器系統。對于層流潔凈室，為了延長(cháng)頂棚高級過(guò)濾器的使用壽命，減少其更換次數及提高室內空氣潔凈度，可在送風(fēng)靜壓箱人口處或空調機房?jì)仍鲈O一道高效過(guò)濾器。這種做法的缺點(diǎn)是系統的阻力增大，投資也相應增加。

(6)部分空氣直接循環(huán)的集中系統利用大型離心通風(fēng)機實(shí)現部分空氣直接循環(huán)的集中式系統。利用并聯(lián)的小型離心式通風(fēng)機實(shí)現部分空氣直接循環(huán)的集中式系統。層流潔凈室的換氣次數很大，如果空調機房與潔凈室的距離較遠，可利用大型離心式通風(fēng)機或風(fēng)量大、風(fēng)壓高、效率高、噪聲低的數臺小型離心式通風(fēng)機并聯(lián)，就近實(shí)現部分空氣的直接循環(huán)，縮短了大風(fēng)管的長(cháng)度，并節省了風(fēng)管所占空間。

將小型離心式通風(fēng)機和高效過(guò)濾器組成凈化送風(fēng)單元，然后用凈化送風(fēng)單元組成層流潔凈室，其機房占地面積較土建式的小，施工周期也將大大縮短。

(7)設置消聲器的集中式系統。系統利用裝配式潔凈小室，局部?jì)艋O備(潔凈工作臺、潔凈棚、層流罩和自?xún)羝鞯?與一般空調環(huán)境所構成的系統，均叫分散式凈化空調系統。

目前，應用最廣泛的是集中式凈化空調系統與分散式凈化空調系統相結合的形式，它兼有集中式和分散式系統的優(yōu)點(diǎn)，更能適應工藝生產(chǎn)的要求和建筑工程的客觀(guān)條件。

2、分散式凈化空調系統

分散式凈化空調系統的基本形式如下：

(1)在集中式空調系統的環(huán)境中，設置局部?jì)艋O備。

(2)在分散式空調系統的環(huán)境中，設置局部?jì)艋O備。

送風(fēng)方案的選擇

新建工程應根據潔凈室的面積、凈高、位置及消聲、減振等要求，經(jīng)綜合技術(shù)經(jīng)濟比較后，確定采用集中式凈化空調系統或分散式凈化空調系統作為送風(fēng)方案。一般情況下，面積較大，凈高較高、位置集中及消聲、減振要求嚴格的潔凈室應采用集中式系統；反之，可采用分散式系統。

改建工程除應符合上述原則外，可根據工程的具體情況作不同的處理。原有建筑內設有集中式空調系統時(shí)，可在空調系統內集中增設中效過(guò)濾器和高效過(guò)濾器或在送風(fēng)口處增設高效過(guò)濾器，并且用提高風(fēng)機轉速或更換風(fēng)機的方法，提高風(fēng)機的風(fēng)量和風(fēng)壓，組成集中式凈化空調系統。也可在室內增設局部?jì)艋O備，組成分散式凈化空調系統。

原建筑內未設空調系統時(shí)，可增設集中式凈化空調系統；也可增設凈化空調器或小型空調器和局部?jì)艋O備，組成分散式凈化空調系統。

三、凈化方案

1、全室凈化

以集中凈化空調系統，在整個(gè)房間內造成具有相同潔凈度環(huán)境的凈化處理方式，叫全室凈化。這是潔凈技術(shù)中最早發(fā)展起來(lái)的一種方式，并且現在也仍然被采用。這種方式適合于工藝設備高大，數量很多，且室內要求相同潔凈度的場(chǎng)所。但是這種方式投資大、運行管理復雜、建設周期長(cháng)。

2、局部?jì)艋?/span>

以?xún)艋照{器或局部?jì)艋O備(如潔凈工作臺、棚式垂直層流單元、層流罩等)，在一般空調環(huán)境中造成局部區域具有一定潔凈度級別環(huán)境的凈化處理方式叫局部?jì)艋?。這種方式適合于生產(chǎn)批量較小或利用原有廠(chǎng)房進(jìn)行技術(shù)改造的場(chǎng)所。目前，應用最廣泛的是全室凈化與局部?jì)艋嘟Y合的凈化處理方式，這是潔凈技術(shù)發(fā)展中產(chǎn)生的凈化方式，它既能保證室內具有一定潔凈度，又能在局部區域實(shí)現高潔凈度環(huán)境，從而達到既滿(mǎn)足生產(chǎn)對高潔凈度環(huán)境的要求，又節約能源的雙重目的。例如，需要100級潔凈度的操作工段，當生產(chǎn)批量較小時(shí)，只要在潔凈度較低的亂流潔凈室內，利用潔凈工作臺或層流罩等局部?jì)艋O備，就能實(shí)現全室凈化與局部?jì)艋嘟Y合的凈化方式。

3、潔凈隧道

以?xún)蓷l層流工藝區和中間的亂流操作活動(dòng)區組成隧道形潔凈環(huán)境的凈化處理方式叫潔凈隧道。這是全室凈化與局部?jì)艋嘟Y合的典型，是目前推廣采用的凈化方式，也被稱(chēng)之為第三代凈化方式。

按照組成潔凈隧道的設備不同，潔凈隧道可分為以下幾種形式：

(1)臺式潔凈隧道

這種形式的潔凈隧道是將潔凈工作臺相互連接在一起，并取消中間的側壁，組成生產(chǎn)需要的隧道型生產(chǎn)線(xiàn)。當工藝要求垂直層流時(shí)，可選用垂直層流工作臺。當工藝要求水平層流時(shí)，則選用水平層流工作臺。這種凈化方式較全室凈化更易保證局部空間的高潔凈度，并由于工作臺相互連接，可以減少或防止交叉污染。此外，對建筑的要求比較簡(jiǎn)單，只要求具備亂流潔凈室的環(huán)境即可。其缺點(diǎn)是潔凈工作臺的尺寸固定，使操作面缺乏足夠的靈活性，工藝設備必須適應工作臺的尺寸，調整起來(lái)也